A Probabistic Approach to handle Cumulative Effects of
A Probabistic Approach to handle Cumulative Effects of Personal Electronic Devices inside Aircraft EADS CCR Environmental Modelling (DCR/EX) Fabien Mangeant, Pierre Benjamin Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Problem Description ENVIRONMENT SYSTEM NUMERICAL MODELS PROBLEMS TACKLED IN THIS STUDY Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Problem Description Goal : To evaluate the electromagnetic threat due to Personal Electronic Devices (PEDs) located inside a cavity on different systems (radio communication systems, electronic equipments…) Remaining questions : Which data to characterize the vulnerability? How to obtain these data? Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Electromagnetic problem Physical problem split into three parts: ü EMISSION of the source(s) (PED) üCOUPLING between source and receiver ü SUSCEPTIBILITY of the receiver Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Methodology to evaluate the probabilistic vulnerability of a system Random variable: Zf safety margin between the transmitted power to the receiver by the PED via the system Mathematical definition of the random variable Zf: Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Where: Emission Random variable: Ef electric field at one meter at the frequency f in free space (first approach) Susceptibility Random variable: Sf level of susceptibility in electric field at the frequency f Random variable: Cf transfer function between emitter and receiver at the frequency f Coupling Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Methodology to evaluate the vulnerability of a system STATISTICAL HYPOTHESIS one electromagnetic source emits an electromagnetic field Ø Ø events E, C, S are not mutually excluded Ø independence of the random variables Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Methodology to evaluate the vulnerability of a system WORST- CASE APPROACH • Emission max(Ef) • Coupling max(Cf) • Susceptibility min(Sf) • The safety margin in the worst-case approach is equal to: • The criterion of interference is the following : Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Methodology to evaluate the vulnerability of a system PROBABILISTIC APPROACH : EFFET OF ONE PED Probability of interference Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Methodology to evaluate the vulnerability of a system CUMULATIVE EFFECT OF PEDs PROBABILISTIC APPROACH : Coherent sources Limit State Function Incoherent sources Worst Case APPROACH: Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Application of the methodologies to an aircraft Data necessary: ü Worst case approach: extremum values of Ef, Cf, Sf ü Probabilistic approach: law of distribution of Zf => How to generate these data? Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Application of the methodologies to an aircraft EMISSION • EMISSION / WORST-CASE APPROACH EMHAZ “Global” envelop of emission Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Application of the methodologies to an aircraft COUPLING Numerical model of A 319 VHF antenna model Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Application of the methodologies to an aircraft COUPLING Computations with ASERIS-BE Probabilistic Worst-case Probabilistic Approach Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Application of the methodologies to an aircraft COUPLING Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
Conclusion ü Nécessité de l’approche probabiliste: 1. Quantifier les risques 2. Exclure les configurations impossibles 3. Utiliser des données pas totalement maîtrisées ü La densité n’est pas toujours une donnée pertinente, la probabilité de dépassement de seuil nous intéresse Utilisation des méthodes de mécanique probabiliste Outil Open Source en Collaboration avec EDF & Phimeca Ce document est la propriété d ’ EADS CCR ; il ne peut être communiqué à des tiers et/ou reproduit sans l’autorisation préalable écrite d ’ EADS CCR et son contenu ne peut être divulgué © EADS CCR 2004
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